(57)【要約】【課題】多結晶シリコンロッドを均一に洗浄し、前槽の洗浄液の持ち込みが少なく、洗浄効果に優れた洗浄方法と洗浄装置を提供する。【手段】多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する方法において、洗浄槽内で上記バスケットの片側を上下動して該バスケットを傾動することによって、バスケット内部のロッドを揺動ないし回転させて酸洗浄や純水洗浄を行い、あるいは上記バスケットの底部にロッドが脱落しない大きさの開口を設ける一方、バスケットを載置する支持台の上面に上記開口部を通じてロッドを回転する手段を設け、洗浄槽内で上記バスケット内部のロッドを強制回転させて酸洗浄や純水洗浄を行うことを特徴とする洗浄方法および装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する方法において、洗浄槽内で上記バスケットの片側を上下動して該バスケットを傾動することによって、バスケット内部のロッドを揺動ないし回転させて酸洗浄およびまたは純水洗浄を行うことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄方法。
【請求項２】
多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する方法において、上記バスケットの底部にロッドが脱落しない大きさの開口を設ける一方、バスケットを載置する支持台の上面に上記開口部を通じてロッドを回転する手段を設け、洗浄槽内で上記バスケット内部のロッドを強制回転させて酸洗浄およびまたは純水洗浄を行うことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄方法。
【請求項３】
請求項１または２の洗浄方法において、洗浄槽内でロッドを揺動または回転すると共に、超音波振動を与えて洗浄する方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載する洗浄方法において、複数の洗浄槽を直列に配置し、ロッドを収納したバスケットをこれ等の槽に順次移し換えて洗浄する際に、純水洗浄槽ないし酸洗浄槽の前または後に、純水シャワーによる洗浄手段を設けて純水洗浄を行う多結晶シリコンの洗浄方法。
【請求項５】
多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する装置において、上記バスケットの片側を上下動する手段を設け、洗浄槽内で該バスケットを傾斜させ、バスケット内部のロッドを揺動ないし回転させて酸洗浄およびまたは純水洗浄を行うことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄装置。
【請求項６】
請求項５の洗浄装置において、バスケットの片側を上下動する手段として、洗浄槽内にバスケットを載置する支持台を設け、該支持台の上面にバスケットの片側を押し上げる又は引上げる手段を設けた洗浄装置。
【請求項７】
多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する装置において、上記バスケットの底部にロッドが脱落しない大きさの開口を設け、バスケットを載置する支持台の上面に上記開口部を通じてロッドを回転する手段を設けたことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄装置。
【請求項８】
請求項５〜７の何れかに記載する洗浄装置において、洗浄液の濾過循環手段を有し、または洗浄液の濾過循環手段と共に超音波振動手段を有する洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用単結晶シリコンの原料となる多結晶シリコンの洗浄方法に関する。より詳しくは、多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納して酸洗浄や純水洗浄を行う際に、ロッドを均一に洗浄することができ、また前槽の洗浄液の持ち込みが少なく、洗浄斑を生じない洗浄効果に優れた洗浄方法と洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶シリコンは主に多結晶シリコンを原料としてチョクラルスキー法（ＣＺ法）やフローティングゾーン法（ＦＺ法）によって製造されており、単結晶シリコンの純度を高めるために高純度の多結晶シリコンが求められている。しかし、通常、多結晶シリコンの表面は酸化しており、また不純物等が付着している。そこで、多結晶シリコン表面の酸化膜や付着した不純物を除去する必要がある。通常、この酸化膜はフッ酸や硝酸などを用いた酸洗浄（酸エッチング）によって除去されている。
【０００３】
具体的には、例えば、多結晶シリコンの切断ロッドを収納したバスケットをフッ酸や硝酸を入れた洗浄槽に浸漬して上記酸化膜を除去している。洗浄後の酸液には不純物が多く含まれており、洗浄後はこの酸液を十分に洗い流す必要があるので、酸洗浄槽の次に純水洗浄槽を設け、酸洗浄後に上記ロッドを収納したバスケットを純水洗浄槽に入れて一定時間浸漬し、残留洗浄液を除去している。しかし、多結晶シリコン表面には微細な凹凸や細孔が多数存在しているので、洗浄槽内でロッドを静置したまま酸洗浄や純水洗浄を行っても多結晶シリコン表面に付着している酸化膜等の不純物や洗浄残液を十分に洗い流すことができない。
【０００４】
また、多結晶シリコンロッドを洗浄するには、周囲に孔の開いたバスケットを使用し、シリコンロッドをバスケットに収納して酸洗浄や純水洗浄の洗浄槽に浸漬する方法が一般的であるが、バスケットを用いた洗浄では、シリコンロッドがバスケットの底面や側面に接触し、この接触部分は洗浄液の接触が他の部分と比べて不十分であるため、洗浄効果が低下し、洗浄斑の原因になる。
【０００５】
そこで、洗浄槽の内部に上記バスケットを載置する支持台を設け、該支持台の上面を洗浄槽ごとに交互に傾斜して形成することによって、ロッドを収納したバスケットが各洗浄槽に移し換えられる際に、バスケットが槽内で傾斜してロッドを揺動させることによって洗浄効果を高めた洗浄方法と装置が知られている（特許文献１）。しかし、この洗浄方法は、洗浄槽内でロッドが揺動することによって洗浄効果を高めることができるが、傾斜面の角度によってロッドの揺動範囲が限られるので、洗浄効果に限界がある。
【特許文献１】特開昭６３−２８５９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の多結晶シリコンの洗浄方法および装置における上記問題を解決したものであり、バスケットに収納した切断ロッドを洗浄中に強制的に揺動ないし回転して、洗浄斑のない優れた洗浄効果を得ることができる洗浄方法と装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以下の洗浄方法と装置が提供される。
（１）  多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する方法において、洗浄槽内で上記バスケットの片側を上下動して該バスケットを傾動することによって、バスケット内部のロッドを揺動ないし回転させて酸洗浄およびまたは純水洗浄を行うことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄方法。
（２）  多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する方法において、上記バスケットの底部にロッドが脱落しない大きさの開口を設ける一方、バスケットを載置する支持台の上面に上記開口部を通じてロッドを回転する手段を設け、洗浄槽内で上記バスケット内部のロッドを強制回転させて酸洗浄およびまたは純水洗浄を行うことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄方法。
（３）  上記(1)または(2)の洗浄方法において、洗浄槽内でロッドを揺動または回転すると共に、超音波振動を与えて洗浄する方法。
（４）  上記(1)〜(3)の何れかに記載する洗浄方法において、複数の洗浄槽を直列に配置し、ロッドを収納したバスケットをこれ等の槽に順次移し換えて洗浄する際に、純水洗浄槽ないし酸洗浄槽の前または後に、純水シャワーによる洗浄手段を設けて純水洗浄を行う多結晶シリコンの洗浄方法。
（５）  多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する装置において、上記バスケットの片側を上下動する手段を設け、洗浄槽内で該バスケットを傾斜させ、バスケット内部のロッドを揺動ないし回転させて酸洗浄およびまたは純水洗浄を行うことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄装置。
（６）  上記(4)の洗浄装置において、バスケットの片側を上下動する手段として、洗浄槽内にバスケットを載置する支持台を設け、該支持台の上面にバスケットの片側を押し上げる又は引上げる手段を設けた洗浄装置。
（７）  多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する装置において、上記バスケットの底部にロッドが脱落しない大きさの開口を設け、バスケットを載置する支持台の上面に上記開口部を通じてロッドを回転する手段を設けたことを特徴とする多結晶シリコンの洗浄装置。
（８）  上記(5)〜(7)の何れかに記載する洗浄装置において、洗浄液の濾過循環手段を有し、または洗浄液の濾過循環手段と共に超音波振動手段を有する洗浄装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の洗浄方法は、多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する方法において、洗浄槽内で上記バスケットの片側を上下動して該バスケットを傾動することによって、バスケット内部のロッドを揺動ないし回転させて酸洗浄や純水洗浄を行うものであり、あるいは、上記バスケットの底部にロッドが脱落しない大きさの開口を設ける一方、バスケットを載置する支持台の上面に上記開口部を通じてロッドを回転する手段を設け、洗浄槽内で上記バスケット内部のロッドを強制回転させて酸洗浄や純水洗浄を行うので、ロッドが揺動ないし回転する際にロッド表面に洗浄液が回り込み易く、ロッド表面を均一に洗浄することができる。さらに、バスケットが傾動する際に洗浄液が機械的に攪拌されるので洗浄効果をさらに高めることができる。
【０００９】
本発明の洗浄装置は、多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する装置において、上記バスケットの片側を上下動する手段を設け、洗浄槽内で該バスケットを傾斜させ、バスケット内部のロッドを揺動ないし回転させて酸洗浄およびまたは純水洗浄を行う装置であり、例えば、バスケットの片側を上下動する手段として、洗浄槽内にバスケットを載置する支持台を設け、該支持台の上面にバスケットの片側を押し上げる手段を設ければ良い。また、上下動手段は少なくともバスケットの片側を上下動するものであれば良く、バスケットの両側を交互に押し上げる又は引上げる手段でも良い。本発明においてバスケットの片側を上下動する手段とはバスケットの両側を交互に上下動する手段を含む。
【００１０】
上記装置構成において、バスケットの片側を上下動することによって、バスケットが傾動し、バスケット内部のロッドが強制的に揺動ないし回転されるので、ロッド表面に洗浄液が回り込み、ロッド表面を均一に洗浄される。さらに、バスケットが傾動する際に洗浄液が機械的に攪拌されるので洗浄効果がさらに向上する。
【００１１】
また、本発明の洗浄装置は、多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該バスケットを洗浄槽に浸漬して上記ロッドを洗浄する装置において、上記バスケットの底部にロッドが脱落しない大きさの開口を設け、バスケットを載置する支持台の上面に上記開口部を通じてロッドを回転する手段を設けた装置構成においては、直径が太いロッドや異形のロッドでも強制的に回転することができ、またロッドの全表面にわたって回転することができるので、ロッド表面を均一に洗浄するのに有利である。
【００１２】
さらに、本発明の洗浄方法および装置において、洗浄槽に洗浄液の濾過循環手段を設けて洗浄後に液中から微細粒子を濾過除去して洗浄液を再利用することによって、液中の微細粒子の再付着を防止して洗浄効果を高めることができる。また洗浄コストを低減することができる。さらに、超音波振動手段を設けることによって洗浄効果を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の洗浄システムを図１に示す。図示する例は、多結晶シリコンを切断して得たロッドをバスケットに収納し、該ロッドに純水シャワーを浴びせた後に純水洗浄槽に浸漬して予備洗浄した後に、酸洗浄し、純水シャワーした後に純水洗浄する洗浄システムである。ロッド１０を収納するバスケット２０、純水洗浄槽３０、酸洗浄槽４０、純水洗浄槽５０が設けられている。
【００１４】
上記バスケット２０は洗浄液が通過するように通液性を有し、さらに耐酸性の材質によって形成されている。該バスケットの形状ないし構造はロッド１０を収納できるものであれば良く、細孔を設けた構造に限らず、スリット状の構造でもよい。バスケットを支持する手段は限定されない。バスケット２０の材質は超音波振動を大きく減衰させず、かつ水切れの良い樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）やポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）などが好ましい。
【００１５】
上記バスケット２０の片側を上下動して揺動する手段としては、例えば、支持台６１の上面に、バスケットの両端に向かって間欠的に上下動するステムを設け、両側のステムが交互に突き出すように、各ステムの動作を制御する構造（図示省略）などを設ければよい。ステムを上下動するには、ステムの下端などを溝幅の大きい歯車に当接させ、該歯車の回転によって、ステムを間欠的に上下動さればよい。なお、バスケット２０を上下動して揺動させる手段は上記構成に限らない。
【００１６】
図１の酸洗浄槽４０、および純水洗浄槽５０には、バスケット２０を上下動する手段に代えて、バスケット２０に収納したロッド１０を回転する手段６０が設けられている。該回転手段６０はバスケット２０を載置する支持台６１と、該支持台６１の上面に設けた回転ローラ６２、その駆動手段（図示省略）を有している。洗浄槽は液によって満たされるので、駆動手段を洗浄槽の外部に設け、チェーンやベルトなどの伝達系によって上記ローラ６２の回転軸を外部から回転する構造を形成すれば良い。
【００１７】
一方、バスケット２０の底部には、図２に示すように、ロッドが脱落しない大きさの開口２１が設けられている。図２（Ａ）は箱型のバスケット２０にロッド１０を収納した状態を示す上面図、図２（Ｂ）はその底面図、図２（Ｃ）はバスケット２０と支持台６１およびローラ６２の位置関係を示す説明図である。バスケット底部の開口２１は上記回転ローラ６２に対応した位置に設けられる。図示する例では、支持台上面の２個のローラに対応してバスケット底部の両側に、ローラ６２が上側に突き出す大きさの開口２１がおのおの設けられている。
【００１８】
図示するように、ロッド１０を収納したバスケット２０は、予備洗浄後に、酸洗浄槽４０に浸漬される。該バスケット２０は槽内の支持台６１に載置される。支持台６１の上面に設けたローラ６２はバスケット底部の開口から上側に突き出してロッド１０に接触する。ローラ６２に接触するロッド１０はローラ６２の回転によって強制的に回転される。ロッド１０を回転しながらバスケット２０を酸洗浄槽４０に所定時間浸漬して酸洗浄を行った後に純水シャワーを浴びせ、次いで純水洗浄槽５０に移す。
【００１９】
純水洗浄槽５０には酸洗浄槽４０と同様の回転手段６０が設けられている。さらに超音波振動手段７０が設けられている。超音波振動手段７０は一般的なものを用いることができる。超音波振動を与えながらロッドを回転して洗浄することによって洗浄効果を高めることができる。ロッド１０を回転しながらバスケット２０を純水洗浄槽５０に所定時間浸漬して純水洗浄を行った後に外部に搬出して袋詰めなどを行う。
【００２０】
酸洗浄槽４０と純水洗浄槽５０にはおのおの洗浄液を循環する管路８０が接続しており、該管路８０にはプレ濾過部、送液ポンプ、および濾過部を有する濾過手段８１が設けられている。上記濾過手段８１は、例えば、特開２０００−３０２５９４に記載されているように、孔径の異なるフィルターを二段に形成したものである。洗浄液中に洗い出された不純物の微細粒子はプレ濾過部および濾過部においてフィルターに捕集されて液中から除去されるので、清浄な洗浄液が槽内に循環される。この清浄化した洗浄液を循環再使用することによって、微細粒子の再付着が防止され、洗浄効果が向上すると共に洗浄コストを低減することができる。
【００２１】
図示する洗浄システムは、複数の洗浄槽を直列に配置し、ロッドを収納したバスケットをこれ等の槽に順次移し換えて洗浄する際に、純水洗浄槽の前、酸洗浄槽と純水洗浄槽の間に純水シャワーが設けられているが、純水シャワーの設置場所は図示する例に限らない。純水シャワー洗浄の後に純水浸漬洗浄ないし酸浸漬洗浄を行ってよく、または、純水浸漬洗浄ないし酸浸漬洗浄の後に純水シャワー洗浄を行ってもよい。
【００２２】
近年、ＣＺ法によるシリコン単結晶引き上げは大型化が進んでおり、引き上げ時の生産性を向上させるために多種の形状をもつ多結晶シリコンの要求が増えている。特に、ルツボヘの初期チャージに必要な多結晶シリコンではその充填効率（充填密度）を向上するためにロッド状の多結晶シリコンの要求は増える傾向にある。さらに径の大きいサイズのウエーハでは、その結晶引き上げや歩留まりにおいて、不純物の影響が大きく関与するので、多結晶シリコンの不純物低減が強く求められる。本発明の洗浄方法ないし装置はこのような要求を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の洗浄システムを示す模式図
【図２】（Ａ）は箱型のバスケットにロッドを収納した状態を示す上面図、（Ｂ）はその底面図、（Ｃ）はバスケットと支持台およびローラの位置関係を示す説明図
【符号の説明】
【００２４】
１０−ロッド、２０−バスケット、２１−開口、３０−純水洗浄槽、４０−酸洗浄槽、５０−純水洗浄槽、６０−回転手段、６１−支持台、６２−ローラ、７０−超音波振動手段、８０−循環管路、８１−濾過手段
【図１】
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【図２】
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